分光计的调整及光栅常数测定
分光计调整及光栅常数测量(精编文档).doc
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南昌大学物理实验报告
课程名称：大学物理实验.
实验名称：分光计调整及光栅常数测量.
学院：信息工程学院专业班级：通信152
学生姓名：宋县锋.
学号：6102215068 序号：23 .
实验地点：
311 .
实验时间：第12周星期3下午 3.45开始.
三、实验仪器：
分光计、光源、光栅、自准镜
四、实验内容和步骤：
.分光计调整
（1）熟悉分光计各调节螺钉作用后，目视粗调载物台、望远镜及平行光管基本水平。
（2）用自准直法将望远镜调焦到无穷远
（3）载物台转轴与望远镜光轴垂直的调节
在望远镜视场中能够看到平面反射镜两面反射回的像。
规律：
平面反射镜两面反射回的像都在视场上方（或下方）时，只需调节望远镜的俯仰调节螺钉。
平面反射镜两面反射回的像一面在视场上方另一面在视场下方时，只需调节载物台的水平调节螺钉。
注意：认定上、下方的像之间的距离后，将在视场上方的像下调1/2距离，或将在视场下方的像上调1/2距离。
调节平行光管
打开光源放在狭缝前，望远镜对准平行光管。
左右移动目镜，观测不同颜色，记录数据。
五、实验数据与处理：=
λ绿光546.07nm =
λ黄光（光1=589.59nm；光2=589.0nm）
初始左右
白0°180°
紫344°50′164°45′
绿341°10′161°8′
黄1 340°11′160°11′
黄2 339°15′159°12′。
分光计的调整与光栅常数测量
实验3.7 分光计的调节与使用实验简介实验目的实验仪器实验原理调节要点实验目的•掌握分光计的测量原理及调节方法•用反射法测定三棱镜的顶角•用最小偏向角法测定三棱镜材料的折射率实验仪器•本次实验用到的仪器有分光计、平面镜、三棱镜和钠光源。
•分光计（又名分光测角仪）是用来精确测量角度的仪器。
分光计是光学实验的基本仪器之一，通过角度的测量可以计算媒质折射率、光波波长等相关的物理量，检验棱镜的棱角是否合格、玻璃砖的两个表面是否平行等。
1.分光计的结构2.分光计的调节测量前应调节分光计，达到：•望远镜聚焦到无穷远，望远镜的光轴对准仪器的中心转轴并与中心转轴垂直。
•平行光管出射平行光，且光轴与望远镜的光轴共轴。
•待测光学元件的表面与中心转轴平行。
1) 目视粗调⑤ 调节望远镜俯仰调节螺钉 平行光管俯仰调节螺钉望远镜支架 平行光管水平调节螺钉望远镜水平调节螺钉 ④松开望远镜锁紧螺钉 ③松开游标盘锁紧螺钉 锁紧载物台升降锁紧螺钉②调节 载物盘水平调节螺钉 ① 移动底座载物盘水平、望远镜俯仰调节的特例 平面镜两侧面的反射像分别位于和 时，只需调节望远镜的俯仰调节螺钉d d平面镜两侧面的反射像同时位于或 时，只需调节载物盘的水平调节螺钉d d⑵ 2) 用自准直法将望远镜调焦到无穷远 叉丝像分划板视场 透光窗反射像旋转目镜调节鼓轮⑴伸缩目镜筒 ⑶观察不到反射像的原因•目镜中观察到的叉丝和透光窗中黑色十字的像模糊。
（转动目镜调节鼓轮）•望远镜没有聚焦于无穷远。
（松开目镜筒锁紧螺钉，前后移动目镜筒）•平面反射镜的镜面与望远镜的光轴不垂直。
俯视侧视转动载物台或望远镜调节望远镜俯仰或载物盘水平调节螺钉3) 调节望远镜光轴与中心转轴垂直①放置平面镜②拨动游标盘③调节载物盘水平调节螺钉或望远镜俯仰调节螺钉载物盘水平、望远镜俯仰的各半调节d调节载物盘水平调节螺钉d/2调节望远镜俯仰调节螺钉4) 调节平行光管•平行光管由狭缝和准直透镜组成。
南昌大学物理实验报告-分光计调整及光栅常数测量
2 243 ゜ 3'
63 ゜ 1'
南昌大学物理实验报告 姓名：罗程 学号：5902616003 序号：17 班级：能动 161 班 实验名称：分光计调整及光栅常数测量 实验目的: 1.加深对光栅分光原理的理解。 2.用透射光栅测定光栅常量； 3.熟悉分光计的使用方法。 实验仪器：望远镜，载栅其衍射的明条纹满足光栅方程 d sin k （k=0,1,2…）
3.测光栅常量 d,已知绿光λ=546.07nm
衍射光谱级数（K）
左侧衍射光角坐标 左
-1
1
265 ゜ 39' 249 ゜ 51'
-2 275 ゜ 18'
右侧衍射光角坐标 右
85 ゜ 36' 69 ゜ 50'
95 ゜ 16'
2 k左 -k左 - k左
15 ゜ 48'
32 ゜ 15'
16 ゜ 7.5' 3.932
注意事项： 1.测量中光栅位置不可移动，测量中应记下中央明条纹的位置； 2.光学仪器镜头及光栅不可用手摸，轻放轻拿；
3.若度盘 0 刻线过游标 0 刻线，θ=（360 ゜+小）- 大 。
4.游标盘左右读数可消除偏心差， （1 - 2）/ 2 。
原始数据如下：
2 k右 -k右 - k右
15 ゜ 46'
32 ゜ 15'
2 k (2 k左 2 k右）/ 2
15 ゜ 47'
32 ゜ 15'
k 2 k / 2
d
k sin
（mm）
d (d1 d2 ) / 2 (mm)
7.5 ゜ 23.5' 3.977 3.9545
分光镜的调整和光栅常数的测量实验报告
南昌大学物理实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：分光计的调节和光栅常数的测量学院：信息工程学院专业班级：计算机科学与技术学生姓名：学号：实验地点：座位号：实验时间：一、实验目的：1.了解分光计的基本结构和原理；2.掌握分光计的调整要求和调整方法；3.调整分光计，使其达到最佳工作状态，可进行精密测量；4.用调整好的分光计测三棱镜的顶角；5.观察光栅衍射现象，理解光栅衍射基本规律；学会用分光计测光栅常数。
二、实验原理：①分光计的调节和使用分光计主要由五个部分构成：底座、平行光管、自准直望远镜、载物台和读数装置。
不同型号分光计的光学原理基本相同。
JJY型分光计如图3-7-1所示。
1．底座分光计底座（17）中心固定有一中心轴，望远镜、度盘和游标盘套在中心轴上，可绕中心轴旋转。
2．平行光管平行光管安装在固定立柱上，它的作用是产生平行光。
平行光管由狭缝和透镜组成，如图3-7-2。
狭缝宽度可调（范围0.02~2mm），透镜与狭缝间距可以通过伸缩狭缝筒进行调节。
当狭缝位于透镜焦平面上时，由狭缝经过透镜出射的光为平行光。
3．自准直望远镜阿贝式自准直望远镜安装在支臂上，支臂与转座固定在一起并套装在度盘上。
它用来观察和确定光线行进方向。
自准直望远镜由物镜、目镜、分划板等组成（如图3-7-3），三者间距可调。
其中，分划板上刻有“”形叉丝；分划板下方与一块45º全反射小棱镜的直角面相贴，直角面上涂有不透明薄膜，薄膜上划有一个“十”形透光的窗口，当小电珠光从管侧经另一直角面入射到棱镜上，即照亮“十”字窗口。
调节目镜，使目镜视场中出现清晰的“”形叉丝。
在物镜前方放置一平面镜，然后调节物镜，使分划板位于物境焦平面上，那么从棱镜“十”字口发出的绿光经物镜后成为平行光射向前方平面境，其反射光又经物镜成像于分划板上。
这时，从目镜中可以看到清晰的“”形叉丝和绿色“十”字像。
此时望远镜已调焦至无穷远，适合观察平行光了。
如果平面境的法线与望远镜光轴方向一致，则绿色“十”字像位于分划板“”形叉丝的上横线上，如图3-7-3中的视场。
分光计的调整和光栅常数的测定
实验4-11 分光计的调整及光栅常数测定分光计作为基本的光学仪器之一，它是精确测定光线偏转角的仪器，也称之为测角仪。
光学中很多基本量（如反射角、折射角、衍射角等）都可以由它直接测量。
因此，可以应用它测定物质的有关常数（如折射率、光栅常数、光波波长等），或研究物质的光学特性（如光谱分析）。
应用分光计必须经过一系列仔细的调整，才能得到准确的结果。
因此，在学习使用过程中，要做到严谨、细致，才能正确掌握。
【实验目的】1． 了解分光计的基本构造，学会调整分光计。
2． 观察光栅衍射现象，学会用分光计测光栅常数。
【实验原理】光栅是利用衍射原理使光发生色散的光学元件，其由大量等宽、等间距、相互平行的狭缝（或刻痕）组成。
光栅分为透射式和反射式两类，并有平面、凹面之分。
根据夫琅和费衍射理论，当波长为λ的单色平行光垂直照射到光栅上时，经每一狭缝的光都要产生衍射，由于各缝发出的衍射光都是相干光，彼此要产生干涉，于是在透镜L 的焦平面上，就会形成一系列被相当宽的暗区隔开的又细又亮的明条纹，称为谱线（见图4-11-1）。
各明条纹所对应的衍射角φ应满足下列条件λφk b a =+sin )( ( ,2,1,0±±=k ) （4-11-1）式中a 为狭缝宽度，b 为缝间距离，（b a +）称为光栅常数，k 为光谱线的级次。
对应于k =0的明条纹为中央明条纹，也称为零级谱线。
若入射光为复色光，则各波长的零级谱线均在同一位置，其它级次的谱线位于零级谱线的两侧，且同级谱线按不同波长，从短波向长波散开，即衍射角逐渐增大，形成光栅光谱。
由式（4-11-1）可以看出，如果已知入射光波长，只要测出其k 级谱线相应的衍射角φ就可以计算出光栅常数。
【实验仪器】分光计、平面反射镜、光栅、汞灯图4-11-1光栅【实验内容与要求】1．调整分光计（1）调整望远镜使之聚焦于无穷远，适于接收平行光。
（2）调整望远镜光轴与仪器转轴垂直。
分光计调整及光栅常数测量实验报告南昌大学
南昌大学物理实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：光栅衍射实验学院：机电工程学院专业班级：能源与动力工程162班学生姓名：韩杰学号：5902616051实验地点：基础实验大楼座位号：cos ln 1sin tan ln 1m m m m d dϕλϕϕϕλ∂==∂∂=∂2221()()tan λϕλϕ∆∆=+∆m md d 由以上推导可知，测量d 时，在m ϕ∆一定的情况下，m ϕ越大d 的偏差越小。
但是m ϕ大时光谱级次高，谱线难以观察。
所以要各方面要综合考虑。
而对λ的测量，也是m ϕ越大不确定度越小。
综上，在可以看清谱线的情况下，应该尽量选择级次高的光谱观察，以减小误差。
6.2 求绿线的d 和λ并计算不确定度 1）二级光谱下：由sin mm d λϕ=，代入数据m ϕ=19，可得d =3349.1nm又由mm m m m m d d d d ϕϕϕϕϕϕtan ln )()ln (22∆=∆∂∂=∆∂∂=∆，m ϕ∆=2’得d ∆=3349.1*[2π/(60*180)]/tan(19)=0.6nmd =(3349.1±5.7)nm而实验前已知光栅为300线每毫米，可见测量结果与实际较吻合。
再用d 求其他光的λ：sin /m d m λϕ=2221()()tan λϕλϕ∆∆=+∆m md d对波长较长的黄光：ϕm =20 o 15＇,d=3349nm 代入，可得λ=579.6nm ，λ∆=1.4nm可以看到，三级谱线下测量后计算的结果教二级谱线下的结果其偏差都更小，与理论推断吻合。
6.3 在i=15 o 时，测定波长较短的黄线的波长。
由，m=2，可得：在同侧：λ=577.9nm在异侧：λ=575.9nm6.4 最小偏向角法求波长较长的黄线的波长由公式：,3,2,1,0,2sin2±±±==m m d λδ代入数据：m=2,δ= 39o 51＇代入，得λ=579.4nm与实际值吻合良好。
分光计调节和使用光栅常量测定
分光计调节和使用光栅常量测定分光计是一种用于测量和分析光的仪器，它可以将光束分解成不同波长的组成部分，从而提供光的光谱信息。
分光计具有调节和使用光栅常量测定的功能，这使得它能够更精确地测量和分析光的特性。
分光计的调节是一个关键步骤，它可以确保所测量的光具有适当的强度和波长范围。
分光计的调节通常包括以下几个步骤：1.调节波长：分光计可以调节光的波长范围，这通常通过旋转一个波长选择旋钮来实现。
在调节波长时，需要根据所需要测量的光的波长范围来选择合适的波长。
2.调节入射光强度：分光计具有调节光的强度的功能。
在调节入射光强度时，需要确保所测量的光具有适当的强度，而不会过强或过弱。
3.调节光束宽度：分光计的光束宽度可以通过调节光圈大小和准直器来调节。
光束宽度的调节通常通过旋转一个光束宽度调节旋钮来实现。
使用光栅常量测定是分光计的重要应用之一、光栅常量是光栅片的一个重要参数，它描述了光栅的光栅面积、刻痕数和波长之间的关系。
光栅常量的测定通常使用分光计的光栅扫描和分析功能。
光栅扫描是光栅常量测定的关键步骤之一、在光栅扫描过程中，光栅片会旋转，并且光栅片前面的光束会通过光栅片。
通过对扫描过程中的光束进行分析，可以确定光栅的光栅常量。
分光计的光谱分析功能可以用来测量扫描过程中的光的强度和波长。
通过测量光束强度和波长之间的关系，可以确定光栅的光栅常量。
光栅常量的测定通常需要使用一些标准光源进行校准，以提高测量结果的准确性。
光栅常量的测定可以应用于许多领域，例如光学仪器校准、光谱分析和光学元件研究等。
通过测量光栅常量，可以了解光栅的特性，并为精确的光学测量和分析提供基础。
总之，分光计的调节和使用光栅常量测定是分光计的重要功能之一、通过调节分光计的波长、入射光强度和光束宽度，可以确保测量到的光具有适当的特性。
使用光栅常量测定可以确定光栅的光栅常量，并为光学测量和分析提供准确的基础。
分光计调节及光栅常数测定
O'
根据以上分析，调望远镜光轴垂直分光计轴步骤如下: 根据以上分析，调望远镜光轴垂直分光计轴步骤如下: O
1）适当调节载物台和望远镜的水平状态，直至任意 转动载物台180º 转动载物台180º均能在望远镜中看到平面镜正、 反两面反射的绿“ 反两面反射的绿“十”字像 （难点）； 难点）； 2）先调载物台（螺钉a2或a3）使绿“十”字移动正、 ）先调载物台（螺钉a ）使绿“ 反两像高差的一半，再调望远镜俯仰使绿“ 反两像高差的一半，再调望远镜俯仰使绿“十” 字像与分划线上横线重合；
自准直式望远镜介绍
O'
分划面
O
仅当分划面在物镜焦平面时，十字口才能成像在分划面。 仅当分划面在物镜焦平面时，十字口才能成像在分划面。 若目镜调焦分划面，此时望远镜被调焦到无限远。 若目镜调焦分划面，此时望远镜被调焦到无限远。
1 望远镜调节——调焦无限远 ——调焦无限远
1）调目镜手轮，使视场中看到清晰的分划线； ）调目镜手轮，使视场中看到清晰的分划线； 2）平面镜按图放在载物台上 ，适当调载物台或望远 ，适当调载物台或望远 镜俯仰找到绿“ 镜俯仰找到绿“十”字口的像（可能是模糊的）；
5 平行光管调节——平行光管光轴垂直分光计轴 ——平行光管光轴垂直分光计轴
旋转狭缝成水平状态，调平行光管俯仰使狭缝 正好和分划线中央横重合。 此时，平行光管光轴垂 直分光计轴。
最后，再转动狭缝90º 最后，再转动狭缝90º成竖直状态 ，使绿十字、 狭缝像、分划线都重合如右图，分光计调节完毕。
d sin ϕ = k λ
分光计图
2
3
1
四步化解难点——看到正反两面的像 ——看到正反两面的像
1. 平——调平载物台 ——调平载物台
分光计调整和光栅常数测量实验报告
分光计调整和光栅常数测量实验报告一、实验目的1、了解分光计的结构，掌握分光计的调节和使用方法。
2、观察光栅衍射现象，测量光栅常数。
二、实验原理1、分光计的原理分光计是一种能精确测量角度的光学仪器。
它由望远镜、平行光管、载物台和读数装置等部分组成。
通过调节分光计，使望远镜和平行光管的光轴都与仪器的中心转轴垂直，从而能够准确测量光线的偏转角度。
2、光栅衍射原理光栅是由大量等宽、等间距的平行狭缝组成的光学元件。
当一束平行光垂直照射在光栅上时，会产生衍射现象。
根据光栅方程：＄d\sin\theta ＝ k\lambda$（其中$d$为光栅常数，＄＼theta$为衍射角，＄k$为衍射级数，＄＼lambda$为入射光波长），在已知入射光波长的情况下，通过测量衍射角$＼theta$，可以计算出光栅常数$d$。
三、实验仪器分光计、光栅、汞灯、平面反射镜四、实验步骤1、分光计的调整粗调：将望远镜、平行光管和载物台大致调水平。
望远镜的调节：调节目镜，使分划板清晰；将平面反射镜放在载物台上，通过调节望远镜的俯仰和水平调节螺丝，使反射回来的十字像清晰且与分划板上的十字叉丝重合。
平行光管的调节：打开平行光管的狭缝，调节平行光管的俯仰和水平调节螺丝，使狭缝像清晰且与望远镜分划板的竖线平行。
载物台的调节：使载物台平面与分光计的中心转轴垂直。
2、光栅的放置将光栅放在载物台上，使光栅平面与平行光管的光轴垂直。
3、测量光栅常数用汞灯作为光源，照亮平行光管的狭缝。
转动望远镜，观察光栅衍射光谱。
找到中央明条纹（零级条纹）和左右两侧的一级、二级等衍射条纹。
分别测量各级衍射条纹对应的角度。
为了减小误差，采用左右游标读数法，即分别读取左右游标对应的角度值，然后取平均值。
五、实验数据记录与处理1、分光计游标读数左游标读数右游标读数2、各级衍射条纹的角度测量一级衍射条纹（左）一级衍射条纹（右）二级衍射条纹（左）二级衍射条纹（右）3、数据处理根据光栅方程计算光栅常数。
分光计的调节和使用 光栅常量的测定
大学物理实验报告（分光计的调节和使用）一、实验目的：1.了解分光计的基本结构和原理；2.掌握分光计的调整要求和调整方法；3.调整分光计，使其达到最佳工作状态，可进行精密测量；4.用调整好的分光计测三棱镜的顶角；5.观察光栅衍射现象，理解光栅衍射基本规律；6.学会用分光计测光栅常数。
二、实验原理：①分光计的调节和使用分光计主要由五个部分构成：底座、平行光管、自准直望远镜、载物台和读数装置。
不同型号分光计的光学原理基本相同。
JJY型分光计如图3-7-1所示。
1．底座分光计底座（17）中心固定有一中心轴，望远镜、度盘和游标盘套在中心轴上，可绕中心轴旋转。
2．平行光管平行光管安装在固定立柱上，它的作用是产生平行光。
平行光管由狭缝和透镜组成，如图3-7-2。
狭缝宽度可调（范围0.02~2mm），透镜与狭缝间距可以通过伸缩狭缝筒进行调节。
当狭缝位于透镜焦平面上时，由狭缝经过透镜出射的光为平行光。
3．自准直望远镜阿贝式自准直望远镜安装在支臂上，支臂与转座固定在一起并套装在度盘上。
它用来观察和确定光线行进方向。
自准直望远镜由物镜、目镜、分划板等组成（如图3-7-3），三者间距可调。
其中，分划板上刻有“”形叉丝；分划板下方与一块45º全反射小棱镜的直角面相贴，直角面上涂有不透明薄膜，薄膜上划有一个“十”形透光的窗口，当小电珠光从管侧经另一直角面入射到棱镜上，即照亮“十”字窗口。
调节目镜，使目镜视场中出现清晰的“”形叉丝。
在物镜前方放置一平面镜，然后调节物镜，使分划板位于物境焦平面上，那么从棱镜“十”字口发出的绿光经物镜后成为平行光射向前方平面境，其反射光又经物镜成像于分划板上。
这时，从目镜中可以看到清晰的“”形叉丝和绿色“十”字像。
此时望远镜已调焦至无穷远，适合观察平行光了。
如果平面境的法线与望远镜光轴方向一致，则绿色“十”字像位于分划板“”形叉丝的上横线上，如图3-7-3中的视场。
4.载物台载物台套装在游标盘上，可以绕中心轴转动，它用来放置光学元件。
分光计的调节及光栅常数的测量
南昌大学物理实验报告
课程名称：大学物理实验
实验名称：分光计的调节与光栅系数的测量学院：
专业班级：
学生姓名：学号：
实验地点：311 座位号：9
实验时间：
()
1 4.调整平行光管
1）目测粗调至平行光轴大致与望远镜光轴相一致
2）打开狭缝，从望远镜中观察，同时调节目镜，直到看见清晰的狭缝像为止，然后调节缝宽，使望远镜视场中缝宽约为1mm 。
3）调节平行光管的倾斜度，达到右图的状态，此时平行光管与望远镜的光轴在同一水平面内，并与分光计中心轴垂直。
4）消除视差，稍微移动望远镜的目镜套筒及转动目镜，最后达到移动头部时，准线与像无相对移动为止
5.光栅和棱镜一样，是重要的分光原件，已广泛应用在单色仪、摄谱仪等光学仪器中，实际上平面平面透射光栅是一组数目极多的等宽等间距的平行狭缝，如下图所示
狭缝光源S 位于透镜1L 的物方焦平面上，G 为光栅，光栅上相邻狭缝间距d ，狭缝缝宽a ，缝间 不透光部分宽为b ，b a d +=称为光栅常量。
本实验所用的全息光栅，则是用全息技术将一系列致密的、等距的干涉条纹在涂有乳胶的玻璃片上感光，经处理后，感光的部分成为不透明的条纹，而未感光的部分成透光的狭缝。
每相邻狭缝间的距离d 就
是光栅常量d ，如右图所示。
自1L 射出的平行光垂直照射在光栅G 上，透镜2L 将与光栅法线成θ角的衍射光汇聚于其像方焦面上的θP 点，产生衍射亮条纹的条件是 λθk d =sin
上式称为光栅方程，式中θ是衍射角，λ是光波波长，k 是条纹级数（0=k ，1±，2±，…），衍。
分光计调整及光栅常数测量实验报告
则
则 的不确定度为
结果表示为
六、误差分析
1.当平行光未能严格垂直入射光栅时，将产生误差，用对称测盘法只能消除一阶误差，仍存在二阶误差.
2.光栅光谱、绿十字像、调整叉丝 没有做到三线合一
3.读数时产生的误差
4.分辨两条靠近的黄色谱线很困难,由此可能造成误差
5.仪器本身精度问题带来的误差
七、实验数据
图2
三、实验仪器
分光计、平面镜、汞灯、衍射光栅。
四、实验内容和步骤
1.分光计的调整
目测粗调。根据眼睛的粗略估计，调节望远镜和平行管上的高低倾斜调节螺丝，使望远镜和平行管光轴大致垂直于中心轴；调节载物台下的三个水平调节螺丝，使载物台面大致呈水平状态。
点亮钠光灯，待发光稳定后，调节目镜与分划板之间的距离，看清的准线和带有绿色的十字。将直准镜放在载物台上，使准镜的两反射面与望远镜大致垂直。缓慢转动载物台，使得从望远镜的目镜中观察到亮的十字像。再调准线与目镜的距离，使得目镜中既能看清准线又能看清亮十字像。
光栅和棱镜一样，是重要的分光元件，已广泛应用在单色仪、摄谱仪等光学仪器中。光栅是一组数目极多的等宽、等间距的平行狭缝，如下图中的 ，用刻线机在透明玻璃片上刻出痕宽为b(不透光部分)、缝宽为 (透光部分)的N条平行狭缝，就构成了一个笼透射光栅,d=a+b即为光栅常数。本实验所用的全息光栅，则是用当全息技术使一列极密、等距的干涉条纹涂有乳胶的玻璃片上感光，经处理里后，感光的部分成为不透明的条纹;而未感光的部分成透光的狭缝。
分光计的调整及光栅衍射实验
一、实验名称：分光计的调整与光栅常数的测量二、实验目的：分光计的调整与使用、衍射光栅测定光栅常数。
三、实验原理：光栅上的刻痕起着不透光的作用，当一束单色光垂直照射在光栅上时，各狭缝的光线因衍射而向各方向传播，经透镜会聚相互产生干涉，并在透镜的焦平面上形成一系列明暗条纹。
如图1所示，设光栅常数d=AB 的光栅G ，有一束平行光与光栅的法线成i 角的方向，入射到光栅上产生衍射。
从B 点作BC垂直于入射光CA ，再作BD 垂直于衍射光AD ，AD 与光栅法线所成的夹角为ϕ。
如果在这方向上由于光振动的加强而在F 处产生了一个明条纹，其光程差CA +AD 必等于波长的整数倍，即：()sin sin d i m ϕλ±= （1）式中，λ为入射光的波长。
当入射光和衍射光都在光栅法线同侧时，（1）式括号内取正号，在光栅法线两侧时，（1）式括号内取负号。
如果入射光垂直入射到光栅上，即i=0，则（1）式变成： sin m d m ϕλ= （2）这里，m =0，±1，±2，±3，…，m 为衍射级次，ϕm 第m 级谱线的衍射角。
ϕ 图1 光栅的衍射 A B C G F i 图2衍射光谱的偏向角示意图 图3 光栅衍射光谱望远镜物镜黄 绿 紫黄 绿 紫四、实验仪器：1、分光计分光计的结构示意图图4 JJY型分光计的结构示意图1-平行光管狭缝锁紧螺钉；2-平行光管狭缝装置；3-平行光管狭缝调节螺钉；4-平行光管倾斜度调节螺钉；5-平行光管水平方向调节螺钉；6-平行光管，7-载物台锁紧螺钉；8-载物台；9-载物台调平螺钉；10-望远镜；11-望远镜目镜锁紧螺钉；12-望远镜目镜调焦螺旋；13-小电珠；14-望远镜倾斜度调节螺钉；15-望远镜水平方向调节螺钉(背面)；16-游标盘；17-转座水平方向微调螺钉(背面)；18-游标；19-刻度盘；20-底座；21-转座与刻度盘锁定螺钉；22-转座；23-望远镜止动螺钉(背面)；24-游标盘微动螺钉；25-游标盘止动螺钉图5分光计的读数盘刻度盘为334030’稍多一点，游标盘上的第17格恰好与刻度盘上的刻度对齐，因此读数为334030’+17’=334047’。
实验分光计的调整及光栅常数的测定
实验分光计的调整及光栅常数的测定实验四分光计的调整及光栅常数的测定分光计作为基本的光学仪器之⼀，它是精确测定光线偏转⾓的仪器，也称之为测⾓仪。
光学中很多基本量（如反射⾓、折射⾓、衍射⾓等）都可以由它直接测量。
因此，可以应⽤它测定物质的有关常数（如折射率、光栅常数、光波波长等），或研究物质的光学特性（如光谱分析）。
应⽤分光计必须经过⼀系列仔细的调整，才能得到准确的结果。
因此，在学习使⽤过程中，要做到严谨、细致，才能正确掌握。
【实验⽬的】1．了解分光计构造的基本原理。
2．学习分光计的调整技术，掌握分光计的正确使⽤⽅法。
3．利⽤分光计测定光栅常数。
【实验原理】1．分光计光线⼊射到光学元件上，由于反射或折射等作⽤，使光线产⽣偏离，分光计就是⽤来测量⼊射光与出射光之间偏离⾓度的⼀种仪器。
要测定此⾓，必须满⾜两个条件：⑴⼊射光与出射光均为平⾏光；⑵⼊射光、出射光以及反射⾯或折射⾯的法线都与分光计的刻度盘平⾏。
为此，分光计上装有能造成平⾏光的平⾏光管、观察平⾏光的望远镜及放置光学元件的载物台，它们都装有调节⽔平的螺钉。
为了读出测量时望远镜转过的⾓度，配有与望远镜连接在⼀起的刻度盘，如图4-1所⽰。
各部分别介绍如下：⑴读数装置。
在底座19的中央固定⼀中⼼轴，度盘22和游标盘21套在中⼼轴上，可以绕中⼼轴旋转；度盘下端有轴承⽀撑，使旋转轻便灵活；度盘上的刻线把360°圆周⾓分成720等份，每份为30′。
同⼀直径⽅向两端各有⼀个游标读数装置，测量时，对望远镜的两个位置中每⼀位置都读出两个数值，然后对同侧的差值读数取平均值，这样可以消除因偏⼼引起的误差（见本实验参考资料）。
⑵平⾏光管。
⽴柱23固定在底座上，平⾏光管3安装在⽴柱上，平⾏光管的光轴位置可以通过⽴柱上的调节螺钉26、27分别进⾏左右、⽔平微调，平⾏光管有⼀狭缝装置1。
旋松螺钉2，转动装有狭缝的内套筒使狭缝成严格的垂直状，前后移动内套筒，使狭缝严格地处在透镜焦平⾯上，则平⾏光管发出狭缝平⾏光。
分光计调整及光栅常数测量实验报告
分光计调整及光栅常数测量实验报告实验目的：调整分光计，测量光栅的常数。
实验原理：1.分光计调整原理：分光计是一种用于测量光的波长和频率的仪器。
分光计主要由鲍尔根定律原理来进行调整，即光栅平面上任意一个入射光束与平面波的等位面平行，即入射光束垂直于光栅平面。
2.光栅常数测量原理：光栅是指一种平行等间距排列的透明或不透明条纹，常用于分光仪器中。
测量光栅常数的常用方法是根据光栅方程，即nλ=d·sinθ，其中n 为光的次级衍射，λ为光的波长，d为光栅常数，θ为入射角度。
实验步骤：分为调整分光计和测量光栅常数两个部分。
调整分光计的步骤如下：1.设置光源并调整亮度，确保光源充分明亮。
2.调整分光计的单色仪，使之接收到一条稳定的单一波长的光。
3.调整分光计的望远镜，使其与单色仪中的光完全重合。
4.调整接收屏，确保光栅上的光平行。
测量光栅常数的步骤如下：1.将光源对准分光计，确保光线垂直照射到光栅上。
2.调整入射角度，使得光栅衍射的主极大完全重合。
3.记下入射角度和衍射角度。
4.根据光栅方程，计算光栅常数。
实验结果：1.调整分光计的结果：经过调整，分光计能够准确地接收到一条稳定的单一波长的光，并且光线重合完全。
2.测量光栅常数的结果：入射角度为θ1，衍射角度为θ2，根据光栅方程计算得到光栅常数为d。
实验讨论：1.调整分光计部分：调整分光计时，要确保光源充分明亮，以确保接收到的光线稳定。
同时，要仔细调整望远镜和接收屏，以确保光线能够完全重合。
2.测量光栅常数部分：在测量光栅常数时，要注意调整入射角度，使得光栅衍射的主极大完全重合，以确保测量结果的准确性。
实验结论：通过调整分光计和测量光栅常数的实验，我们成功地调整了分光计，并测量到了光栅的常数。
大物实验报告-分光计的调整及光栅常数的测量
南昌大学物理实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：分光计的调节与使用学院：机电工程学院班级：车辆工程151班学生姓名：吴倩萍学生学号：5902415034实验地点：基础实验大楼B311实验时间：第九周星期三下午3：45开始一、实验目的：1.了解分光计的结构，掌握调节和使用分光计的方法2.测定两窄缝间的间距二、实验仪器：分光计、钠灯、双面反射镜三、实验原理：1.分光计的调节原理2.利用光干涉原理分光计结构示意图分光计主要由三部分：望远镜，平行光管和主体（底座、度盘和载物台）组成，每部分都有特定的调节螺丝。
附件有小灯泡，小灯泡的低压电源以及看刻度盘的放大镜。
自准望远镜四、实验内容和步骤：【调节步骤】1.目测粗调：根据眼睛的粗略估计，调节望远镜和平行光管上的高低倾斜调节螺丝使载物台大致呈水平状态。
2.用自准法调节望远镜：(1)点亮照明小灯，调节目镜与分划板的距离，看清分划板上的“准线”和带有绿色的小十字窗口（目镜对风滑板调焦）。
(2)将准直镜放在载物台上（如下图），使准直镜的两反射面与望远镜大致垂直。
轻缓转动载物台，从侧面观察，判断从准直镜正、反两面反射的亮十字光线能否进入望远镜。
(3)从望远镜的目镜中观察到亮的十字架象，前后移动目镜对望远镜调焦，使亮十字像成清晰像。
再准线与目镜间距离，使目镜中既能看清准线，又能看清十字像。
注意准线与亮十字像之间有无视差，如有视差，则需反复调节，予以消除。
此时分划板平面，目镜焦平面、物镜焦平面重合在一起，望远镜已经聚焦无穷远，能接受平行光。
3.调整望远镜光轴与风光中心垂直准直镜仍然竖直放置于载物台上，转动载物台，使望远镜分别对准准直镜的反射镜。
利用自准法可以分物台平面，使望远镜先对准准直镜的一个表面，若从望远镜中看到准线与十字反射像不重合，它们的交点在高低方位相差一段距离δ，此时调节望远镜倾斜度，使差距缩小一半；再调节载物台螺丝，消除另一半距离使准线与十字反射像重合。
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2) 用自准直法将望远镜调焦到无穷远
⑵
⑶ ⑴
反射像 叉丝像 透光窗 旋转目镜调节鼓轮
观察不到反射像的原因
目镜中观察到的叉丝和透光窗中绿色十字的像模 。（转动目镜调节鼓轮 转动目镜调节鼓轮） 糊。（转动目镜调节鼓轮） 望远镜没有聚焦于无穷远。（ 。（松开目镜筒锁紧螺 望远镜没有聚焦于无穷远。（松开目镜筒锁紧螺 钉，前后移动目镜筒 ） 平面反射镜的镜面与望远镜的光轴不垂直。 平面反射镜的镜面与望远镜的光轴不垂直。
实验25 实验25
用分光计测光栅常数
实验仪器 实验内容 思考问题
Experiment of grating parameter using spectrometer
实验目的 实验原理 数据处理
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实验目的
掌握分光计的测量原理及调节方法。 掌握分光计的测量原理及调节方法。 学会使用分光计和光栅测定光栅常数、 学会使用分光计和光栅测定光栅常数、 波长及角色散率。 波长及角色散率。
衍射光谱级次 左侧衍射光方 位角 θ
左
-1
1
-2
2
右侧衍射光方 位角 θ右
2θk＝θ左－θ右
2θ k
θk
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3、测角色散率 分别测出双黄线λ 分别测出双黄线λ2， λ3的衍射角 θ 2 ,θ3 ，计算出 它们的波长， 它们的波长，则 θ −θ
D=
λ3 − λ2
3
2
数据记录表格：（衍射光谱级次k=2） 数据记录表格：（衍射光谱级次 ：（衍射光谱级次 ）
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1) 目视粗调
调节望远镜俯仰调节螺钉 望远镜俯仰 ⑤ 调节望远镜俯仰调节螺钉 平行光管俯仰调节螺钉 平行光管俯仰调节螺钉 俯仰
②
平行光管水平调节螺钉
松开 游标盘锁紧螺钉 ③ 锁紧 载物台升降锁紧螺钉 移动底座 移动底座
望远镜支架 调节 望远镜水平调节螺钉
载物盘水平调节螺钉 载物盘水平调节螺钉 水平
①
松开望远镜锁紧螺钉 ④ 松开望远镜锁紧螺钉
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载物盘水平、 载物盘水平、望远镜俯仰调节的特例
平面镜两侧面的反射像同时位于 平面镜两侧面的反射像同时位于
d
或
d
时，只需调节载物 盘的水平调节螺钉
平面镜两侧面的反射像分别位于 平面镜两侧面的反射像分别位于
d d
和
时，只需调节望远 镜的俯仰调节螺钉
d
调节载物盘水平调节螺钉 调节载物盘水平调节螺钉 d/2 调节望远镜俯仰调节螺钉 调节望远镜俯仰调节螺钉
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4) 调节平行光管
平行光管由狭缝和准直透镜组成。 平行光管由狭缝和准直透镜组成。
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狭缝
锁紧螺钉
俯仰调节螺钉
①
②
③
松开狭缝锁紧螺钉 转动狭缝 转动狭缝 松开狭缝锁紧螺钉 转动狭缝 转动狭缝 前后移动狭缝 调节平行光管俯仰调节螺钉 锁住狭缝锁紧螺 前后移动狭缝 调节平行光管俯仰调节螺钉 锁住狭缝锁紧螺 钉
1 a a+b N 称为光栅常数， 称为光栅常数， + b = N ， 为每毫米上
实验内容
1、调节分光计 、 2、用透射光栅测光栅常数： 、用透射光栅测光栅常数： ，2 测波长λ 测波长λ＝546.1nm的绿色谱线的 ±1 ± 级之间的夹角 2θ1， ，求出 2θ 2
平均值，代入公式（1）求出d。 平均值，代入公式（
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3.分光计的测量原理 3.分光计的测量原理
平行光管 平行光管
α1 β1 望远镜
α2 β2
δ
望远镜
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读数方法
游标窗口
游标盘 主刻度盘
233º13΄
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实验原理
二级谱 复色光 屏 一级光谱
φ f
0 x
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实验仪器
分光计、双反平面镜、 分光计、双反平面镜、平面透射光栅和 汞灯。 汞灯。 汞光灯也叫水银灯， 汞光灯也叫水银灯，它是充入稀薄汞蒸 汽而制成的放电管， 汽而制成的放电管，能发出若干种不同 波长的可见光。 波长的可见光。
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1.分光计的结构 1.分光计的结构
波长 左侧衍射光方位 角 θ左 右侧衍射光方位 角 θ右
λ2
（2级）
λ2 （-2级）
λ3 （2级）
λ3 （-2级）
2θk＝θ左－θ右
2θ k
θk
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数据处理
按照书上的要求处理实验数据。 按照书上的要求处理实验数据。
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思考题
•分光计游标盘上为什么要设置两个游标？ 分光计游标盘上为什么要设置两个游标？ •如果平台上平面镜已平行于分光计中心轴 而望远镜光轴没有与分光计中心轴垂直， 而望远镜光轴没有与分光计中心轴垂直，则 平面镜转过180 以后， 180° 平面镜转过180°以后，十字窗的反射像与 叉丝十字线的偏离有什么规律？ 叉丝十字线的偏离有什么规律？
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2.分光计的调节 2.分光计的调节
测量前应调节分光计，达到： 测量前应调节分光计，达到： 望远镜聚焦到无穷远，望远镜的光轴对准仪器的 望远镜聚焦到无穷远， 中心转轴并与中心转轴垂直。 中心转轴并与中心转轴垂直。 平行光管出射平行光， 平行光管出射平行光，且光轴与望远镜的光轴共 轴。 待测光学元件的表面与中心转轴平行。 待测光学元件的表面与中心转轴平行。
•若将平行光垂直照射在光栅上，光栅衍射明 若将平行光垂直照射在光栅上， 纹的条件是衍射角φ必须满足光栅方程
(a +b)sinφk = kλ
k = 0, ±1, ±2,LL
式中 狭缝数目， 为入射光波长， 为谱线级数， 狭缝数目，λ为入射光波长，k为谱线级数，φk 级谱线对应的衍射角。若已知λ 为k级谱线对应的衍射角。若已知λ ，并测出衍 射角φ 即可求得光栅常数d=a+b。 射角φk，即可求得光栅常数d=a+b。 •本实验汞光灯发出六种不同波长的可见光，每一 本实验汞光灯发出六种不同波长的可见光， 级谱线都因对应的衍射角不同而相互分开。 级谱线都因对应的衍射角不同而相互分开。其中 有紫、 四条强线，另一紫是中强线， 有紫、绿、黄1、黄2四条强线，另一紫是中强线， 兰是弱线。 兰是弱线。 大连民族学院大学物理实验教学中心
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俯视
侧视
转动载物台或望远镜 调节望远镜俯仰或载物盘水平调节螺钉
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3) 调节望远镜光轴与中心转轴垂直
A
①放置平面镜
B
C
②拨动 游标盘 ③调节载物盘水平调节螺钉或望远镜俯仰调节螺钉 调节载物盘水平调节螺钉或 载物盘水平调节螺钉
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载物盘水平、 载物盘水平、望远镜俯仰的各半调节